CZ284925B6

CZ284925B6 - Burner for burning brown coal dust

Info

Publication number: CZ284925B6
Application number: CZ943027A
Authority: CZ
Inventors: Heinz Gräwe; Alfons Leisse
Original assignee: Babcock Lentjes Kraftwerkstechnik Gmbh
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1999-04-14
Also published as: EP0670454A1; SK281846B6; CZ302794A3; EP0670454B1; SK150794A3; GR3029937T3; DE4407198A1; SI0670454T1; DE59407926D1

Abstract

Hořák (3) je umístěn v otvoru (1) boční stěny (2) topeniště a sestává ze tří samostatných hořáků (3.1, 3.2, 3.3), z nichž každý je tvořen tělem (5) s kruhovým průřezem, jehož vstupní část je přes oblouk (6) spojena s prachovým potrubím (7) a je uvnitř opatřena vyvíječem (8) spirálovitého pohybu se středově umístěným vytěsňovacím tělesem (9). V ústí těla (5) je prostřednictvím stabilizačního kroužku (10) upevněna trubka (12). Tělo (5) prochází vstupní skříní (14) vzduchu, mezi níž a ústím těla (5) je vytvořen vzduchový kanál (13). K vnější ploše ústí těla (5) je připevněno oddělovací hrdlo (15) vzduchu. Stabilizační kroužek (10) má dvě skupiny segmentů (11.1, 11.2) uspořádané v odstupu od sebe a rozdělené rovnoměrně po obvodě. Segmenty (11.1) první skupiny jsou vyrovnány v podélném směru těla (5) a axiálně i radiálně jsou mezi nimi umístěny segmenty (11.2) druhé skupiny. ŕThe burner (3) is located in the opening (1) of the side wall (2) of the furnace and consists of three separate burners (3.1, 3.2, 3.3), each of which is a body (5) with a circular cross section, the inlet portion of which is over the arch (6) is connected to a dust conduit (7) and is provided inside with a helical motion generator (8) with a central displacement body (9). A tube (12) is fixed in the mouth of the body (5) by means of a stabilizing ring (10). The body (5) extends through an air inlet housing (14), between which an air duct (13) is formed between the mouth of the body (5). An air separation hub (15) is attached to the outer surface of the mouth of the body (5). The stabilizing ring (10) has two groups of segments (11.1, 11.2) spaced apart and distributed uniformly around the circumference. The first group segments (11.1) are aligned in the longitudinal direction of the body (5), and segments (11.2) of the second group are disposed axially and radially therebetween. ŕ

Description

Oblast technikyTechnical field

Hořáky na hnědouhelný prach jsou obvykle provedené jako hořáky s rovnoběžným vedením proudu obdélníkového průřezu, v jehož středové rovině jsou vsazené vzduchové trysky. Pod a nad těmito hořáky jakož i mezi nimi jsou uspořádány vzduchové trysky pro přivádění spodního vzduchu, horního vzduchu a středového vzduchu.The lignite dust burners are usually designed as burners with parallel flow of rectangular cross-section, in the center plane of which the air nozzles are inserted. Air jets are provided below and above these burners to supply the lower air, the upper air and the center air.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

U takových hořáků může při nepříznivých podmínkách vystupovat uhelný prach v nestejnoměrném rozdělení prachu, přičemž, podmíněno nepřítomnosti pomocného zapalování, dochází k zapálení paliva v topeništi opožděně a to za podmínek, kdy v průběhu pyrolysy, přimícháním spodního vzduchu a středového vzduchu, dochází parciálně k většímu přebytku vzduchu a tím k většímu tvoření NO_X.In such burners, under unfavorable conditions, coal dust may emit an uneven distribution of dust, and, subject to the absence of an auxiliary ignition, the fuel in the furnace may be delayed, under conditions where during pyrolysis, excess air and thus more NO _X formation.

Hnědé uhlí obsahuje od přírody vysoký podíl vody, která se při mletí v mlýně přisávanými horkými spalinami z velké části odpaří. Proto obsahuje proud nosného plynu uhelného prachu vysoký podíl vodní páry, která u výstupu paliva z hořáku negativně ovlivňuje vlastnosti zapalování. Je známé obohacování uhelného prachu v proudu nosného plynu uhelného prachu /DE-OS 29 33 528/ působením šroubovitého tělesa v prachovém potrubí, které spojuje mlýn s hořákem. Tímto tělesem vynucený šroubovitý pohyb dělí proud nosného plynu uhelného prachu na dílčí proud bohatý na palivo a na brýdový proud chudý na palivo. Brýdový proud se po průchodu filtrem odvádí buď do volného prostoru nebo je přiváděn k odděleným brýdovým hořákům. Tyto brýdové hořáky jsou uspořádané buď mimo hořáku nebo jako oddělené vodicí trubky v hlavních hořácích /DE-OS 29 33 528; Brennstoff-Warme-Kraft /1972/ 4.3 strany 9093/.Naturally, brown coal contains a high proportion of water, which is largely evaporated when grinding in the mill by hot flue gas. Therefore, the coal dust carrier gas stream contains a high proportion of water vapor which negatively affects the ignition characteristics at the burner fuel exit. It is known to enrich coal dust in the coal dust carrier gas stream (DE-OS 29 33 528) by the action of a helical body in the dust pipe connecting the mill to the burner. The helical movement forced by this body divides the coal dust carrier gas stream into a fuel-rich partial stream and a fuel-poor vapor stream. After passing the filter, the vapor stream is either discharged into the free space or fed to separate vapor burners. These vapor burners are arranged either outside the burner or as separate guide tubes in the main burners / DE-OS 29 33 528; Brennstoff-Warme-Kraft / 1972 / 4.3 pages 9093 /.

Pro spalování černého uhlí, které v surovém stavu má menší obsah vody než hnědé uhlí a které po sušení během mletí má tomu odpovídající menší podíl vodní páry v proudu nosného plynu uhelného prachu, se používají kruhové hořáky. U známých hořáků tohoto druhu /EP-OS 445 938/ je v prachovém kanálu hořáku předvídáno zařízení, jehož pomocí se prach koncentruje na vnějším obvodu proudu. Na konci kanálu je uspořádán prstenec, který zasahuje do volného průřezu prachového kanálu a má výstupky, mezi kterými jsou mezery. Úkolem prstence je vyvolat províření proudu směsi v ústí hořáku, aby se zvýšila zapalovací schopnost prachu černého uhlí.Circular burners are used for the combustion of bituminous coal, which in the raw state has a lower water content than brown coal and which, after drying during grinding, has a correspondingly smaller proportion of water vapor in the coal dust carrier gas stream. In the known burners of this kind (EP-OS 445 938), a device is provided in the burner dust channel, by means of which the dust is concentrated on the outer current circuit. At the end of the channel there is arranged a ring which extends into the free cross section of the dust channel and has projections between which there are gaps. The purpose of the ring is to induce a vortex flow of the mixture in the burner mouth in order to increase the ignition capability of the hard coal dust.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Úkolem vynálezu je vylepšit hořák tohoto druhu vhodný pro spalování hnědouhelného prachu tak, aby byly získány jednoznačné podmínky zapalování.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a burner of this kind suitable for lignite combustion so as to obtain unambiguous ignition conditions.

Tento úkol je řešen hořákem tohoto druhu podle význakové části patentového nároku 1. Výhodná další provedení vynálezu jsou předmětem závislých nároků.This object is achieved by a burner of this kind according to the characterizing part of claim 1. Advantageous further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Oddělování brýd se provádí uvnitř vlastního hořáku a špatně zápalné a špatně hořící brýdy, obklopené pláštěm proudu bohatého na palivo, se zavádějí do topeniště. Působením zařízení vyvolávajícím spirálovitý pohyb a vynuceným rotačním prouděním se částečky hnědého uhlí dostávají v tomto plášťovém proudu téměř zcela k vnitřní stěně těla hořáku. V ústí hořáku narážejí tyto částečky na stabilizační kroužek tvořený rozdílnými segmenty, které zasahují doThe vapor separation is carried out inside the burner itself and poorly incendiary and poorly burning vapor surrounded by the jacket of the fuel-rich stream are introduced into the furnace. By means of a spiral motion device and a forced rotational flow, the brown coal particles in this mantle flow almost completely reach the inner wall of the torch body. At the mouth of the burner, these particles impinge on a stabilizing ring made up of different segments that extend into

- 1 CZ 284925 B6 plášťového proudu. Nárazem na segmenty ztrácejí částečky hnědého uhlí rychlost proudění, jsou odráženy a působením proudu plynů jsou znovu zrychleny ve směru do středu těla hořáku u výstupu z hořáku. V této části uspořádaný úsek trubky, nesený částí segmentů stabilizačního kroužku, působí jako dělicí trubka brýd a brání tomu, aby odražené částice hnědého uhlí byly opět smíseny s brýdami.Of the jacket current. By impacting the segments, the lignite particles lose flow velocity, are reflected and are accelerated again in the direction of the center of the burner body by the gas stream at the burner exit. A section of tube arranged in this part, supported by a portion of the stabilizing ring segments, acts as a vapor separation tube and prevents the reflected brown coal particles from being mixed again with the vials.

Zabrzděním částeček hnědého uhlí je krátkodobě, při působení dostatečné zápalné energie /je-li v topeništi olejový, plynový nebo uhelný oheň/, rychlost zpětného zápalu pro odplynující se částečky hnědého uhlí parciálně větší, než jejich rychlost proudění. Tímto způsobem se zapaluje hnědouhelný prach kontrolované, v téměř všech provozních situacích za konstantních podmínek bezprostředně u výstupu hořáku. Pro zapálení odplynujících těkavých složek uhlí každopádně vystačuje vlastní podíl kyslíku a obsah kyslíku nosného plynu v plášťovém proudu plynů.Braking of brown coal particles is, in the short term, with sufficient ignition energy (if there is an oil, gas or coal fire in the furnace), the backfire rate for the degassing brown coal particles is partially higher than their flow rate. In this way, brown coal dust is ignited, controlled, in almost all operating situations, under constant conditions immediately at the burner outlet. In any case, its own oxygen content and the oxygen content of the carrier gas in the jacket gas stream are sufficient to ignite the volatile components of the coal.

Spalovací vzduch nutný pro spalování zbývajícího uhlí se přivádí jako sekundární vzduch přiřazený ke každému tělu hořáku. Aby se průběh zapalování u výstupu z hořáku nenarušil výkyvy vzduchu, vysokými výstupními rychlostmi nebo tvořením virů, odděluje se sekundární vzduch oddělovacím hrdlem vzduchu a přivádí se k palivovým produktům s dostatečným zpožděním.The combustion air required to burn the remaining coal is supplied as secondary air associated with each burner body. In order not to disturb the ignition sequence at the burner outlet, to avoid air fluctuations, high output speeds or the generation of viruses, the secondary air is separated by an air separating throat and fed to the fuel products with a sufficient delay.

Vcelku se popsaným způsobem zabrání nekontrolovatelnému zapalování a navazujícímu hoření hnědouhelného prachu v podmínkách kolísajícího množství vzduchu a návaznému sklonu k tvoření NO_X.On the whole, uncontrolled ignition and subsequent burning of lignite dust in conditions of varying amounts of air and the consequent tendency to form NO _X are avoided as described above.

Stabilizační kroužek ve spojení s tělesem vyvolávajícím spirálový pohyb, jsou sice u hořáku pro spalování čemouhelného prachu známé. Avšak černé uhlí, které má menší obsah vody než hnědé uhlí, je při mlecím sušení sušeno v mlýně předehřátým vzduchem, takže má, na rozdíl od hnědého uhlí sušeného při mletí horkými kouřovými plyny, menší obsah vodní páry v proudu nosného plynu uhelného prachu a podíl inertních plynů zcela schází. Zvládnutí těchto proudů látek přinášelo při spalování hnědouhelného prachu těžkosti a bylo dosud umožněno pouze oddělením brýd před hořákem.Although the stabilizing ring in conjunction with the body causing the spiral movement is known in the coal-dust burner. However, black coal, which has a lower water content than brown coal, is dried in a mill by preheated air, so that, unlike brown coal dried by milling hot flue gases, it has less water vapor content in the coal dust carrier gas stream and a proportion of inert gases are completely absent. The handling of these streams of matter has caused difficulties in the combustion of lignite and has so far been made possible only by separating the vapors in front of the burner.

Přehled obrázků na výkreseOverview of the drawings

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na výkrese a bude v následujícím blíže vysvětlen. Ukazují:An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing and will be explained in more detail below. Show:

Obr. 1 bokorys hořáku na spalování hnědouhelného prachu, obr. 2 řez II - II podle obrázku 1.Giant. 1 shows a side view of a brown coal dust burner, FIG. 2 shows section II - II according to FIG.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

V otvoru 1 boční stěny 2 topeniště je uspořádán hořák 3 na spalování hnědouhelného prachu. Hořák 3 se skládá z několika, v tomto případě ze tří nad sebou uspořádaných samostatných hořáků 3.1, 3.2. 3.3. Samostatné hořáky 3.1. 3.2, 3.3 jsou uložené v ohnivzdorné vyzdívce 4.A burner 3 is provided in the opening 1 of the side wall 2 of the furnace for burning brown coal dust. The burner 3 consists of several, in this case three, superimposed separate burners 3.1, 3.2. 3.3. Independent burners 3.1. 3.2, 3.3 are housed in a fireproof lining 4.

Každý samostatný hořák 3.1, 3.2, 3.3 má kruhový průřez a je tvořen tělem hořáku 5. Tělo hořáku 5 je spojeno obloukem 6 s prachovým potrubím 7, které vede do neznázoměného mlýnu.Each separate burner 3.1, 3.2, 3.3 has a circular cross-section and is formed by a burner body 5. The burner body 5 is connected by an arc 6 with a dust pipe 7 which leads to a mill (not shown).

V mlýně se mele surové hnědí uhlí a během mletí se suší horkými spalinami. Spaliny slouží současně jako sušicí ajako nosný plyn.Raw brown coal is ground in a mill and dried with hot flue gas during grinding. The flue gases also serve as a drying and carrier gas.

-2CZ 284925 B6-2GB 284925 B6

Na konci vstupní strany těla hořáku 5 přivrácené k oblouku 6, je instalován vyvíječ spirálovitého pohybu 8 se středově uspořádaným vytěsňovacím tělesem 9. Vyvíječ spirálovitého pohybu 8 je opatřen na svém obvodu několika lopatkami upevněnými na vytěsňovacím tělese 9. Lopatky vyvíječe spirálovitého pohybu 8 jsou vůči podélné ose těla hořáku 5 uspořádané pod úhlem 15 až 45° a překrývají se.At the end of the inlet side of the torch body 5 facing the arc 6, a spiral motion generator 8 with a central displacement body 9 is installed. The spiral motion generator 8 is provided with a plurality of vanes mounted on its circumference. the axis of the torch body 5 arranged at an angle of 15 to 45 ° and overlapping.

V ústí těla hořáku 5 je uspořádán stabilizační kroužek 10, který zasahuje do těla hořáku 5. Stabilizační kroužek 10 má dvě skupiny segmentů 11 uspořádané v odstupu od sebe a rozdělené rovnoměrně po obvodě. Segmenty 11.1 první skupiny jsou vytvořené jako stojiny, mají malou sílu stěny a jsou vyrovnány v podélném směru těla hořáku 5. Axiálně a radiálně mezi segmenty 11.1 první skupiny se nalézají segmenty 11.2 druhé skupiny. Tyto segmenty 11.2 jsou kratší a při pohledu ve směru obvodu těla hořáku 5 širší než segmenty 11.1. Ve znázorněném příkladu je předvídáno vždy šest segmentů 11.1, 11.2. Radiální, do těla hořáku 5 zasahující délka segmentů 11.1, 11.2 tvoří asi 10 až 20 % vnitřního průměru těla hořáku 5. Jejich délka ve směru obvodu může býti 1 až 20 % vnitřního průměru těla hořáku 5.A stabilizing ring 10 is provided at the mouth of the torch body 5 and extends into the torch body 5. The stabilizing ring 10 has two groups of segments 11 spaced apart and distributed uniformly over the circumference. Segments 11.1 of the first group are formed as uprights, have low wall thickness and are aligned in the longitudinal direction of the torch body 5. Axes 11.2 of the second group are located axially and radially between the segments 11.1 of the first group. These segments 11.2 are shorter and, when viewed in the circumferential direction of the torch body 5, are wider than the segments 11.1. In the example shown, six segments 11.1, 11.2 are foreseen. The length of the segments 11.1, 11.2 extending radially into the torch body 5 constitutes about 10 to 20% of the inner diameter of the torch body 5. Their length in the circumferential direction may be 1 to 20% of the inner diameter of the torch body 5.

V oblasti ústí těla hořáku 5 je v radiálním odstupu od vnitřní hrany stabilizačního kroužku 10 uspořádána krátká trubka 12 opřená pomocí segmentů 11.1 stabilizačního kroužku 10 o vnitřní stěnu těla hořáku 5. Trubka 12 zasahuje částečně do těla hořáku 5 a částečně vyčnívá z ústí těla hořáku 5.In the region of the mouth of the torch body 5, a short tube 12 is supported radially spaced from the inner edge of the stabilizing ring 10, supported by the segments 11.1 of the stabilizing ring 10 against the inner wall of the torch body 5. .

Tělo hořáku 5 je obklopeno prstencovým, k topeništi otevřeným vzduchovým kanálem 13. Vzduchový kanál je spojen s přednostně spirálovitou vstupní skříní 14. Vzduchovým kanálem 13 se dodává spalovací vzduch jako sekundární vzduch. V průřezu ústí vzduchového kanálu 13 je na těle hořáku 5 uspořádané oddělovací hrdlo vzduchu 15. Konec oddělovacího hrdla vzduchu 15 zasahuje do otvoru 1 boční stěny 2 topeniště a je v této části tvarován jako směrem ven se otvírající kužel.The burner body 5 is surrounded by an annular air duct 13 open to the furnace. The air duct is connected to a preferably spiral inlet box 14. The air duct 13 supplies combustion air as secondary air. In the cross section of the mouth of the air duct 13, an air separating throat 15 is arranged on the burner body 5. The end of the air separating throat 15 extends into the opening 1 of the furnace side wall 2 and is shaped like an outwardly opening cone.

V mlýně mletý a sušený hnědouhelný prach prochází spolu s nosným plynem prachovým potrubím 7 přes oblouk 6 do těla hořáku 5. Oblouk 6 je proveden jako nárazový oblouk a je na straně náběhu proudu opatřen odrazovými deskami. V oblouku 6 probíhá první separace částeček uhlí z proudu nosného plynu uhelného prachu, která se zesílí níže po proudu uspořádaným vytěsňovacím tělesem 9 a vyvíječem spirálovitého pohybu 8. Tím se vytvoří plášťový proud, který je přednostně obohacen částečkami uhlí. Na palivo bohatý plášťový proud obepíná na palivo chudý proud brýd, který obsahuje větší množství vodních par a inertních plynů. Do plášťového proudu čnějící segmenty 11.1, 11.2 stabilizačního hořáku 10 způsobují rozvíření plášťového proudu, čímž se vytvoří v rovině ústí těla hořáku 5 podmínky pro bezpečné zapálení a stabilní zónu plamenů v ohništi. Trubka 12 v ústí hořáku brání látkové výměně mezi částečně rozvířeným plášťovým proudem bohatým na palivo a centrálním proudem brýd chudým na kyslík a palivo. Trubka 12 tím přispívá k další stabilizaci zapalování. Kužel oddělovacího hrdla vzduchu 15 oddaluje sekundární vzduch vystupující ze vzduchového kanálu 13 od ústí hořáku a zabraňuje tím, aby průběh zapalování byl ovlivněn výkyvy vzduchu a vysokými výstupními rychlostmi nebo tvořením vírů.In the mill, the ground and dried lignite dust, along with the carrier gas, passes through the dust pipe 7 through the arc 6 into the torch body 5. The arc 6 is designed as an impact arc and is provided with reflective plates on the side of the flow. In the arc 6, the first separation of the coal particles from the coal dust carrier gas stream takes place, which is amplified downstream of the displaced body 9 and the spiral motion generator 8. This creates a mantle stream which is preferably enriched with coal particles. The fuel-rich mantle stream surrounds the fuel-poor vapor stream, which contains a greater amount of water vapor and inert gases. The mantle segments 11.1, 11.2 of the stabilizing burner 10 cause the mantle jet to swirl, thereby creating conditions for safe ignition and a stable flame zone in the furnace plane at the mouth of the torch body 5. The tube 12 in the burner mouth prevents the metabolism between the partially swirled fuel-rich jacket stream and the central oxygen and fuel-poor vapor stream. The tube 12 thus contributes to a further stabilization of the ignition. The air separating throat cone 15 separates the secondary air exiting the air duct 13 from the burner mouth, preventing the ignition process from being affected by air fluctuations and high output velocities or vortex formation.

Claims

PATENT CLAIMS

A burner for the combustion of lignite dust, the mouth of which is arranged in the furnace wall and which is connected to the mill via a dust pipe (7), characterized in that the burner (3) has a circular cross section and a displacement body (9) and a spiral motion generator (8) that a stabilizer ring (10) is provided in the burner mouth having inwardly projecting segments (11.1, 11.2) spaced apart from one another and that the burner (3) is surrounded by an annular air channel (13).

The burner according to claim 1, characterized in that the segments (11.1, 11.2) have different lengths relative to the length and circumferential direction of the stabilizing ring (10) and that the differently long segments (11.1, 11.2) are alternately circumferentially distributed.

The burner according to claim 1 or 2, characterized in that a pipe (12) is provided in the burner mouth (3), radially spaced from the inner edge of the stabilizing ring (10), which is provided by the stabilizing ring segments (11.1). 10 / is supported on the inner wall of the torch body (5).

The burner according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that an air separating throat (15) is mounted in the mouth of the air duct (15) and is attached to the burner body (5) and provided at its end with an outward opening cone.